电子设备的制作方法

本公开涉及一种电子设备。

背景技术：

随着第五代移动通信网络5g-nr(newradio)的标准及商业化进程加速，在通信终端上应用支持第五代移动通信网络的工作天线进行第五代移动通信网络通信势在必行。尤其是当前手机全面屏和全金属的外观设计的广泛流行的背景下，在通信终端上天线净空减小，这导致对5g-nr以及传统的4g、3g、和/或2g天线在通信终端上的融合设计提出了更为严苛的要求。

技术实现要素：

本公开提供了一种电子设备。该电子设备包括：至少一根天线，所述至少一根天线包括第一天线，所述第一天线的工作频段覆盖至少两个不同的频段，所述第一天线用于使得所述电子设备支持第五代移动通信网络；与所述至少两个不同的频段对应的通信系统；以及，匹配网络电路，所述匹配网络电路用于对所述第一天线工作于使得所述电子设备支持第五代移动通信网络的第一工作频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，以使所述匹配网络电路的输出阻抗达到标准阻抗。

根据本公开的实施例，所述第一天线为使得所述电子设备支持第五代移动通信网络所对应的四根天线中其中的一根天线；或者所述至少一根天线位于所述电子设备的金属壳体上，所述金属壳体包括金属边框或者金属后盖；或者使得所述电子设备支持第五代移动通信网络所对应的四根天线位于所述电子设备的金属壳体上，所述金属壳体为金属边框或者金属后盖，所述第一天线属于所述四根天线。

根据本公开的实施例，所述第一天线的工作频段还包括至少一个第二频段，其中所述第一天线同时支持所述第一频段和所述至少一个第二频段。

根据本公开的实施例，所述至少一个第二频段包括全球定位系统gps通信信号、无线局域网wifi2.4g通信信号、以及无线局域网wifi5.0g通信信号中的至少之一所在的频段；以及所述匹配网络电路还用于对所述第一天线工作于所述至少一个第二频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，以使所述匹配网络电路的输出阻抗达到标准阻抗。

根据本公开的实施例，所述匹配网络电路包括至少两个支路，每个所述支路先串联一个阻通子电路，再串联一个阻抗匹配子电路：所述阻通子电路为用于允许或阻碍所述第一频段和所述至少一个第二频段其中的一个频段或者部分频段对应的通信信号传输通过；以及。所述阻抗匹配子电路用于与所述阻通子电路一起，将所述支路的输出阻抗匹配到标准阻抗。

根据本公开的实施例，所述阻通子电路包括带阻滤波电路，所述带阻滤波电路包括串联在所述支路上的lc谐振电路。

根据本公开的实施例，所述至少两个支路包括第一支路和第二支路。所述第一支路中的阻通子电路包括gps带阻滤波电路，用于阻断gps通信信号传输通过所述第一支路。所述第二支路中的阻通子电路包括wifi2.4g带阻滤波电路，用于阻断wifi2.4g传输通过所述第二支路。

根据本公开的实施例，所述第一支路中的阻抗匹配子电路，包括第一低通滤波电路。所述第一低通滤波电路的截止频率高于所述wifi2.4g通信信号的工作频段的最高频率、低于所述第五代移动通信网络的通信信号频段的最低频率。

根据本公开的实施例，所述第一低通滤波电路为先串联电感，然后将所述第一支路输出端的负载与电容并联的电路。

根据本公开的实施例，所述第二支路的输出端接多通天线转发开关。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：

图1示意性示出了根据本公开实施例的电子设备的方框图；

图2示意性示出了根据本公开实施例的第一天线位于电子设备的金属边框的结构示意图；

图3示意性示出了在smith圆图上第一天线工作于不同频点时的初始阻抗图示例；

图4示意性示出了根据本公开一实施例的匹配网络电路的电路结构图；

图5示意性示出了根据本公开实施例的第一天线通过图4的匹配网络电路进行阻抗匹配后的天线回波损耗仿真结果；以及

图6示意性示出了根据本公开实施例的的第一天线通过图4的匹配网络电路进行阻抗匹配后的天线系统效率仿真结果。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。在使用类似于“a、b或c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b或c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。

本公开实施例提供了一种电子设备。该电子设备包括至少一根天线、与至少两个不同的频段对应的通信系统、以及匹配网络电路。该至少一根天线包括第一天线，该第一天线的工作频段覆盖上述至少两个不同的频段，该第一天线用于使得该电子设备支持第五代移动通信网络。该匹配网络电路用于对该第一天线工作于使得该电子设备支持第五代移动通信网络的第一工作频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，以使该匹配网络电路的输出阻抗达到标准阻抗。根据本公开实施例的电子设备可以支持第五代移动通信网络。并且，由于第一天线的工作频段覆盖上述至少两个不同的频段，第一天线可以实现多频段通信信号的复用，进而可以使该电子设备在支持第五代移动通信网络之外，也可以支持4g、3g、和/或2g等通信网络信号。

图1示意性示出了根据本公开实施例的电子设备100的框图。

如图1所示，该电子设备100包括至少一根天线110、匹配网络电路120以及通信系统130。该至少一根天线110可以包括第一天线111(例如，见图2的示意)。第一天线111的工作频段覆盖可以至少两个不同的频段。第一天线111用于使得电子设备100支持第五代移动通信网络。通信系统130与第一天线111所支持的至少两个不同的频段对应的。匹配网络电路120用于对第一天线111工作于使得电子设备100支持第五代移动通信网络的第一工作频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，以使匹配网络电路120的输出阻抗达到标准阻抗。

具体地，电子设备100通过第五代移动通信网络通信时，例如通过第五代移动通信网络接收信号时，可以是该至少一根天线110接收由第五代移动通信网络传输的电磁波，然后将电磁波转换为电信号，该电信号传输通过匹配网络电路120，之后输出至工作与第五代移动通信网络的通信信号所在工作频段对应的通信系统130。

根据本公开实施例的电子设备100，可以支持第五代移动通信网络。并且，由于第一天线111的工作频段可以覆盖上述至少两个不同的频段，第一天线111可以实现多频段通信信号的复用，进而可以使该电子设备100在支持第五代移动通信网络之外，也可以支持4g、3g、和/或2g等通信网络信号。

根据本公开的实施例，该电子设备100可以是笔记本电脑、ipad、智能手机、智能手表、或者智能电器等。对此本公开不予限定。

根据本公开的实施例，第一天线111可以是使得该电子设备100支持第五代移动通信网络所对应的四根天线中其中的一根天线。或者，根据本公开的实施例，该至少一根天线110位于电子设备100的金属壳体上，该金属壳体包括金属边框或者金属后盖。或者，根据本公开的实施例，使得电子设备100支持第五代移动通信网络所对应的四根天线位于电子设备100的金属壳体上，并且该金属壳体为金属边框或者金属后盖，其中，第一天线111属于该四根天线。

图2示意性示出了根据本公开实施例的第一天线111位于电子设备100的金属边框的结构示意图。

图2示意了电子设备100的背面的视图，具体为后盖被拆开后的局部装配结构示意图。在图2示意的结构中，第一天线111位于电子设备100的金属边框上，通过弹片连接电子设备100的主板，实现通信信号在天线和主板之间的传输。主板上可以布置匹配网络电路120以及通信系统130(图2中由于视图方向而不可见)。

可以理解，图2中示意的第一天线111位于电子设备100的金属边框仅是本公开多种实施例的其中一种。

在另一些实施例中，使得电子设备100支持第五代移动通信网络所对应的四根天线(包括该第一天线111)都可以以类似于图2示意的方式位于电子设备100的金属边框的不同区域。例如，可以将电子设备100的金属边框分为多个金属段，每个金属段可以对应设置一根天线。

在另一些实施例中，也可以是使得电子设备100支持第五代移动通信网络所对应的四根天线中的部分天线以类似于图2示意的方式位于电子设备100的金属边框上，其他部分天线位于电子设备100的金属后盖等位置上。

根据本公开的实施例，可以在电子设备100的金属壳体(例如，金属边框)上实现至少一根天线。例如，若电子设备100为全面屏时，电子设备100的正面没有金属或者无开孔，若天线安装在主板上会导致天线净空不够，而在金属边框上实现电子设备100通信所需的天线功能，能够有效缓解全面屏设备的天线净空不足的问题。

根据本公开的实施例，第一天线111的工作频段还包括至少一个第二频段，其中第一天线111同时支持第一频段和至少一个第二频段。

具体地，第一天线111还可以覆盖除了第五代移动通信网络的通信信号所在频段之外的至少一个频段，从而可以实现天线(或，金属边框)的多频复用，可以有效地减少天线数量和占用空间。对于多频复用的天线，可以设计一个多个工作频段复用的匹配网络电路，也能够有效减小匹配网络占据的空间。

根据本公开的实施例，该至少一个第二频段包括全球定位系统gps通信信号、无线局域网wifi2.4g通信信号、以及无线局域网wifi5.0g通信信号中的至少之一所在的频段。匹配网络电路120还用于对第一天线111工作于该至少一个第二频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，以使匹配网络电路120的输出阻抗达到标准阻抗。

图3示意性示出了在smith圆图上第一天线111工作于不同频点时的初始阻抗图示例。

如图3所示，smith圆图中的曲线示意的是第一天线111在不同频点的天线的初始阻抗信息的一个示例(仅为举例)，其中阻抗包括电阻和电抗。其中，天线阻抗＝电阻+j电抗，j是虚数单位。

曲线上倒三角符号标识的1、2、3、4四个点对应为第一天线111工作于四个不同的工作频段时对应的的天线初始阻抗。图中的坐标值为除以50后的阻抗值。x轴表示的是电阻，例如x轴上坐标为1的点电阻值为50ω，0.15的点的电阻为7.5ω。y轴为圆形弧线，以x轴分界为正负，y轴坐标表示的是电抗(例如感抗或容抗。)smith圆图中分为等电阻圆和等电抗圆。

如图3所示，根据本公开的一个实施例，第一天线111在gps通信信号的频点1.547868ghz时，电阻为4.276968ω，电抗为-54.161882ω。第一天线111在wifi2.4g通信信号的频点2.44ghz时，电阻为4.124283ω，电抗为-16.923914ω。第一天线111在第五代移动通信网络通信信号的频点3.3ghz时，电阻为7.7..479ω，电抗为11.709389ω。第一天线111在wifi5.0g通信信号的频点5ghz时，电阻为94.25802ω，电抗为36.561574ω。

匹配网络电路120对第一天线111的初始阻抗进行匹配，目的就是当第一天线111在对应频点工作时，匹配网络电路120的输出电阻达到标准阻抗(例如，50ω，即电阻达到50ω，电抗为0)。根据本公开的实施例，当第一天线111可以覆盖多个工作频段时，匹配网络电路120可以用于对第一天线111工作于不同工作频段的初始阻抗进行匹配，以使匹配网络电路120的输出阻抗达到标准阻抗。

根据smith圆图可以进行阻抗匹配，其基本原理是在复数负载上连接一个电抗元器件(电感或电容)，串联将会使smith圆图上的阻抗点沿等电阻圆移动，并联将会使smith圆图上的相应导纳点沿等电导圆移动。

根据本公开的一些实施例，第一天线111的工作频段可以包括四个频段，该四个频段具体为使得电子设备100支持第五代移动通信网络的第一工作频段、以及全球定位系统gps通信信号、无线局域网wifi2.4g通信信号、和无线局域网wifi5.0g通信信号中所在的频段的三个第二工作频段。该匹配网络电路120不仅用于对第一天线111工作于使得电子设备100支持第五代移动通信网络的第一工作频段时的初始阻抗进行阻抗匹配，还用于对所述第一天线111工作于球定位系统gps通信信号所在的频段、无线局域网wifi2.4g通信信号所在的频段、以及无线局域网wifi5.0g通信信号中所在的频段的初始阻抗进行阻抗匹配。

根据本公开的实施例，该匹配网络电路120可以包括至少两个支路，每个支路先串联一个阻通子电路，再串联一个阻抗匹配子电路。该阻通子电路为用于允许或阻碍该第一频段和该至少一个第二频段其中的一个频段或者部分频段对应的通信信号传输通过。该阻抗匹配子电路用于与该阻通子电路一起，将该支路的输出阻抗匹配到标准阻抗。以此方式，该匹配网络电路120同时起到了阻抗匹配和通信信号分频的作用。而且，根据本公开的实施例，对于第一天线111上复用的多个工作频段的通信信号，通过进行阻隔之后分成至少两个支路之后再匹配，会使得每个支路上的阻抗匹配起来更容易实现。

根据本公开的实施例，该阻通子电路包括带阻滤波电路，该带阻滤波电路包括串联在该支路上的lc谐振电路。以此方式，可以在不增加天线体积和数量的情况下，仅通过几颗电容电感，实现同时覆盖全球定位系统gps通信信号、无线局域网wifi2.4g通信信号、以及无线局域网wifi5.0g通信信号以及第五代移动通信网络通信信号的四合一天线。该匹配网络电路120的一种结构可以参考图4的示意。

图4示意性示出了根据本公开一实施例的匹配网络电路401的电路结构图。其中匹配网络电路120包括该匹配网络电路401。

图4中的标记111、112、113以及114为第五代移动通信网络5g-nr对应的四根天线与对应的匹配网络电路的接口，其中111对应为第一天线111的接口。第五代移动通信网络需要四根天线，例如第一天线111、以及其他天线112、113和114。这四根天线都能够覆盖第五代移动通信网络的工作频段，但是这四根天线中每根天线所复用的其他频段可以能会有所不同。这四根天线111、112、113和114中每一根都需要根据其工作频段连接对应的匹配网络电路。图4中示意出了第一天线111的匹配网络电路401。其他天线112、113和114各自对应匹配网络电路(图中未示出)与匹配网络电路401可以相同，也可以不同，具体根据天线112、113和114中各自所覆盖的工作频段确定。

如图4所示，该匹配网络电路401包括第一支路和第二支路。该第一支路包括串联的阻通子电路411和阻抗匹配子电路412。该第二支路包括串联的阻通子电路421和阻抗匹配子电路422。

根据本公开的实施例，该阻通子电路411具体可以是gps带阻滤波电路411，用于阻断gps通信信号传输通过第一支路。该第二支路中的阻通子电路421具体可以是wifi2.4g带阻滤波电路421，用于阻断wifi2.4g通信信号传输通过第二支路。这样，gps信号不会通过第一支路，wifi2.4g通信信号不会传输通过第二支路。以此方式，可以实现对第一天线111复用的通信信号的第一层分频，使得对各支路进行阻抗匹配和通信信号处理更加简单，方便简化电路。

具体地，例如，wifi2.4g带阻滤波电路421中，其阻隔的中心频点为其中，该f2对应于wifi2.4g通信信号的中心频率。该wifi2.4g带阻滤波电路421串联在第二支路中，使得该支路对于wifi2.4g通信信号相当于是开路，从而实现第二支路实现对wifi2.4g通信信号的阻隔。

电感l2n和电容c2p的乘积l2n·c2p决定了wifi2.4g带阻滤波电路421阻隔的中心频点。可以理解的是，在电路设计中，不同的电感l和电容c组合决定了不同的阻隔带宽，例如l＝3nh，c＝6pf和l＝3nh，c＝2pf，这两组组合的形成带阻滤波电路的中心频点相等，但阻隔的带宽不同。这个需要根据具体设计目标去调整。因此，电感l2n和电容c2p的具体取值还需要根据实际应用中设计要求阻隔的带宽来具体确定。

又例如，对于gps带阻滤波电路411，其阻隔的中心频点为其中f1对应于gps通信信号的中心频率。该gps带阻滤波电路411串联在第一支路中，使得第一支路对应于gps通信信号相当于是开路，因此可以实现对gps通信信号的阻隔。

根据本公开的实施例，第一支路中的阻抗匹配子电路412包括第一低通滤波电路412。该第一低通滤波电路412的截止频率高于wifi2.4g通信信号的工作频段的最高频率、低于该第五代移动通信网络的通信信号频段的最低频率。

具体地，第一支路上先串联gps带阻滤波电路411，然后串联第一低通滤波电路412。对于第一天线111所覆盖的四个频段的通信信号，在第一支路上先通过gps带阻滤波电路411阻隔掉于gps通信信号，然后再通过第一低通滤波电路412将剩余三个工作频段通信信号中的第五代移动通信网络信号、以及工作频段更高的wifi5.0g通信信号，这样仅剩余wifi2.4g通过第一支路，到达与通信系统130连接的接口②。

根据本公开的实施例，该第一低通滤波电路412为先串联电感，然后将该第一支路输出端的负载与电容并联的电路。具体地，该第一低通滤波电路412的要点在于，需要先经过串联电感l4n，然后才能并联电容c3p，这其中包含两个原因：第一、先并联c3p然后串联l4n也能实现低通滤波器，但对于高频信号来说，经过并联c3p，信号会直接导入到地，信号失效，因此必须采用先串联l4n进行阻隔，后并联c3p再隔离端口，减小对高频信号的影响；第二、在simith圆图上，第一天线111在wifi2.4g对应的频点上时的阻抗位置(参考图3)决定了对其进行阻抗匹配只能采用串联l4n并联c3p、或者并联l4n串联c3p这两种方式，具有低通滤波器性能的为图4中第一低通滤波电路412所示的方案。

对于第二支路，由于wifi2.4g带阻滤波电路421已经阻隔了wifi2.4g通信信号，阻抗匹配子电路422则主要用于对第一天线111工作于gps、5g-nr和wifi5.0g对应的工作频段时的阻抗进行匹配，结合wifi2.4g带阻滤波电路421一起，将第二支路的输出阻抗匹配到标准阻抗。

图4中的第二支路可以传输通过gps、5g-nr和wifi5.0g三路通信信号，后续通信信号分离需要结合具体需求进行划分。例如，根据本公开的实施例，第二支路的输出端①可以接三通天线转发开关。或者，例如，第二支路的输出端①也可以接diplexer，被分成两路后再接开关去切换工作状态等等。

匹配网络电路401中的gps带阻滤波电路411和wifi2.4g带阻滤波电路421的隔离度要非常高。这类由电容电感组成的带阻滤波电路在实际中能达到30db以上的隔离度，也就是千分之一的级别的能量隔绝。但这种带阻滤波电路的缺点也很明显，隔绝带宽不足。反过来说，该带组滤波电路对带外信号影响很小，也就是等效电容或者等效电感很小，利于该网络的独立设计。该例子中，gps和wifi2.4g带宽分别只有30mhz和80mhz，相对带宽只有2％和3％，非常适合这类带阻滤波电路。

根据本公开的实施例，第一天线111可以通过弹片连接到如图4的匹配网络电路401，经由两个lc带阻滤波器分频并进行阻抗匹配得到一路wifi2.4g、以及一路gpswifi5g和5g-nr通信信号，然后对应连接到通信系统130，使得电子设备100可以同时支持wifi2.4g、gpswifi5g和5g-nr四个频段的通信。

根据本公开的实施例，第一天线111可以为monopole。在一个实施例中，第一天线111长度约19mm(仅为举例)。具体地，第一天线111的长度取决于天线周围的具体环境，需要满足图2示意的天线初始阻抗中相对位置。

图5示意性示出了根据本公开实施例的第一天线111通过图4的匹配网络电路401进行阻抗匹配后的天线回波损耗仿真结果。以及，图6示意性示出了根据本公开实施例的的第一天线111通过图4的匹配网络电路401进行阻抗匹配后的天线系统效率仿真结果。

从图5的回波损耗仿真结果可以看出，第一支路(通过wifi2.4g通信信号)的天线回波损耗在频点2.44ghz处急速下降；第二支路(通过gps、5g-nr和wifi5.0g三个频段的通信信号)的天线回波损耗在gps频点处小于-8，在5g-nr的频点处接近-3，在wifi5.0g频点处小于-6。

从图6的天线系统效率来看，第一天线111经过图4的匹配网路电路401，在四个不同的工作频点的系统效率均达到-6db以上。

由此可见，从仿真结果看，第一天线111经过匹配网络电路401回波损耗和系统效率指标均能满足系统设计要求。

根据本公开实施例，该匹配网络电路401可以由电容电感的简单组合而成，可以更灵活地在电子设备100的主板中布置，并且可以同时实现信号分频和阻抗匹配双重功能。

可以理解，图4示意的匹配网络电路401仅是本公开匹配网络电路120的多种实施例中的一种。在对匹配网络电路401进行设计时，需满足其各部分所对应的功能，设计优先度为先确定支路的个数，然后是各个支路的阻通子电路结构，对于各个支路的阻抗匹配子电路部分可作适当调整。例如，在一些实施例中，可以通过不同的电容电感组合使一个支路通过仅通过gps通信信号，另一支路通过其他三个频段通信信号。

另外，图4中该匹配网络电路401支持第一天线111在电子设备100支持第五代移动通信网络的频段、以及全球定位系统gps通信信号、无线局域网wifi2.4g通信信号、和无线局域网wifi5.0g通信信号中所在的频段等四个频段工作仅是一种示例。在实际中，根据需要第一天线111的工作频段可以更多或者更少，并且第一天线111的工作频段可以包括第五代移动通信网络的频段与其他通信信号频段的任意组合。相应地，匹配网络电路401的设计会随第一天线111的复用频段发生相应的调整。

本公开的实施例提供了一种可以支持第五代通信网络的电子设备100，并且本公开实施例的电子设备100中用于使得该电子设备100支持第五代移动通信网络的至少一根天线110中的第一天线111可以覆盖至少两个不同的频段，从而可以实现第一天线111的多频复用。更进一步地，根据本公开的实施例，与该第一天线111进行阻抗匹配的匹配网路电路，可以用于对第一天线111工作于该至少两个不同的频段时的阻抗进行匹配。本公开实施例的电子设备100针对于当前5g-nr与4/3/2g天线的融合设计的高要求，通过第一天线111和匹配网络电路120或401的思路，设计出一种gps+wifi2.4g/5g+5g-nr的四合一天线。通过这种方式，可以在不增加天线体积和数量的情况下，仅通过增加几颗电容电感，实现5g-nr天线和gpswifi2.4g/5g的四合一天线。

本领域技术人员可以理解，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本公开中。特别地，在不脱离本公开精神和教导的情况下，本公开的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本公开的范围。

尽管已经参照本公开的特定示例性实施例示出并描述了本公开，但是本领域技术人员应该理解，在不背离所附权利要求及其等同物限定的本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行形式和细节上的多种改变。因此，本公开的范围不应该限于上述实施例，而是应该不仅由所附权利要求来进行确定，还由所附权利要求的等同物来进行限定。